Klasifikasi Boiler Industrial
Bab I
Pendahuluan
-
Latar Belakang
Dalam era industrialisasi dewasa ini maka Pemerintah telah mengembangkan berbagi sektor industri yang dalam proses produksinya mempergunakan Boiler tekan untuk mengolah, menyimpan atau mentransportasikan bahan-bahan berbahaya yang dapat menimbulkan kecelakaan.
Di samping itu berkembang pula industri-industri yang bergerak dalam bidang fabrikasi bejana tekan. Industri dengan criteria ini termasuk golongan industri dengan tingkat resiko bahaya tinggi atau major hazard, begitu pula bejana tekan yang digunakan / dioperasikan dalam proses produksi tersebut merupakan peralatan atau jenis pesawat yang memiliki tingkat bahaya tinggi yang dapat menimbulkan bahaya kebakaran atau peledakan.
Berkaitan dengan hal tersebut, ada banyak tipe bejana tekan. Berbagai klasifikasi bejana tekan harus diketahui oleh pelaku industri agar mudah dalam identifikasi kebutuhan dalam penggunaan bejana tekan.
-
Rumusan Masalah
Ø Klasifikasi boiler dibedakan berdasarkan apa saja?
Ø Bagaimanakah cara kerja boiler jenis silinder?
-
Tujuan Pembahasan
Ø Mengetahui klasifikasi dan jenis- jenis Boiler.
Ø Mengetahui secara spesifik mengenai boiler jenis silider.
Ø Mengetahui cara kerja boiler jenis silinder.
-
Ruang Lingkup Pembahasan
Memberikan sebuah batasan-batasan pembahasan sehingga tidak meluas. Sehingga apa yang di bahas, menjadi lebih khusus dan terperinci. Ruang lingkup pembahasan dalam makalah ini adalah jenis boiler berdasarkan bahan bakarnya.
Bab II
Tinjauan Pustaka
Keputusan Menakertranskop No.79/MEN/1979 tentang Direktur sebagai dimaksud dalam UU No. 1 tahun 1970.
Peraturan Menakertrans No. PER-01/MEN/1982 tentang Bejana.
Bab III
Pembahasan
Boiler adalah sebuah bejana tertutup yang berfungsi untuk mengubah wujud suatu fluida dari cair menjadi gas. Perubahan wujud tersebut terjadi karena penambahan kalor. Kalor yang ditambahkan dapat diperoleh dengan cara pembakaran bahan bakar fosil maupun non fosil, reaksi inti atom, ataupun merupakan gas buang dari sisa ekspansi turbin gas.
Fungsi dari ketel pada umumnya untuk mengubah air menjadi uap, dimana uap ini diperoleh dengan memberikan sejumlah kalor terhadap air yang merupakan bahan bakarnya dengan perkataan lain merupakan pesawat konversi energi yang mengkonversikan energi listrik dari elemen pemanas menjadi energi panas (uap) yang selanjutnya dapat digunakan untuk kepentingan pada proses industri (dapat digunakan sebagai pembangkit listrik melalui turbin dan dapat dimanfaatkan untuk proses pengolahan pada suatu pabrik industri).
Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan, temperatur, dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan digunakan. Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem boiler mengenal keadaan tekanan-temperatur rendah (low pressure/LP), dan tekanan-temperatur tinggi (high pressure/HP),
dengan perbedaan itu pemanfaatan steam yang keluar dari sistem boiler dimanfaatkan dalam suatu proses untuk memanasakan cairan dan menjalankan suatu mesin (commercial and industrial boilers), atau membangkitkan energi listrik dengan merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik (power boilers).
Namun, ada juga yang menggabungkan kedua sistem boiler tersebut, yang memanfaatkan tekanan-temperatur tinggi untuk membangkitkan energi listrik, kemudian sisa steam dari turbin dengan keadaan tekanan-temperatur rendah dapat dimanfaatkan ke dalam proses industri dengan bantuan heat recovery boiler.
Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, sistem steam, dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan dari sistem air umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk pemeliharaan untuk mencegah terjadi kerusakan dari sistem steam. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna.
Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua perlatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem.
Klasifikasi Boiler
Boiler pada dasarnya terdiri dari drum yang tertutup pada ujung pangkalnya dan dalam perkembanganya dilengkapi dengan pipa api maupun pipa air. Banyak orang mengklasifikasikan ketel uap tergantung kepada sudut pandang masing-masing.
Dalam hal ini ketel uap / boiler diklasifikasikan dalam kelas yaitu :
- Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa
- Berdasarkan pemakaiannya
- Berdasarkan letak dapur (Furnace position).
- Menurut jumlah lorong (boiler tube)
- Tergantung kepada poros tutup drum (shell)
- Menurut bentuk dan letak pipa
- Menurut sistem peredaran air ketel (water sirkulation)
- Tergantung berdasarkan bahan bakarnya
Berikut ini akan dijelaskan lebih lanjut mengenai Boiler bila ditinjau berdasarkan bahan bakar yang digunakan untuk pembuatan uap, yang dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
-
Boiler dengan bahan bakar padat (solid fuel).
Contoh dari bahan bakar padat adalah bahan bakar kayu (wood), sekam padi (rice husk), serutan kayu (sawdust), batubara coklat (lignite), batubara bituminous (seperti aspal), batubara jenis antrasit (antrasite coal), bahan bakar arang kayu (wood charcoal), kokas (coke), briket (briquette), ampas (misal serabut kelapa sawit atau ampas tebu).
Tipe boiler bahan bakar padat memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan bahan bakar buatan dan listrik. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan boiler tipe elektrik/listrik.
Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara percampuran bahan bakar padat (batu bara, baggase, rejected product, sampah kota, kayu) dengan oksigen dan sumber panas.
-
Boiler dengan bahan bakar cair (fuel oil).
Tipe boiler bahan bakar buatan memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran paling mahal dibandingkan dengan semua tipe. Nilai efisiensi dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan boiler bahan bakar alami dan listrik. Contoh dari bahan bakar buatan adalah solar, residu, kerosin, dll.
Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara percampuran bahan bakar buatan (solar, IDO, residu, kerosin) dengan oksigen dan sumber panas.
-
Boiler dengan dapur listrik
Boiler dengan dapur listrik yaitu ketel dengan menggunakan energi listrik dimana terdapat elemen pemanas sebagai pemanas air ketel. Tipe Boiler ini memiliki karakteristik: harga bahan baku pemanasan relatif lebih murah dibandingkan dengan yang menggunakan bahan bakar cair. Nilai efisiensi dari tipe ini paling rendah jika dibandingkan dengan semua tipe boiler lainnya. Ada dua tipe boiler jenis ini, yakni Resistance dan Elektroda.
Tipe resistance ini umumnya adalah voltase rendah dan kapasitas rendah, dimana arus sebagai pembangkit panas mengalir melalui elemen (resistance), kawatnya bukan sebagai pembangkit panasnya.
Tipe elektroda adalah dimana arus yang mengalir melalui air (dalam air) dan tidak melalui suatu kawat, dimana air boiler merubah energi listrik menjadi energi panas.
Cara kerja: pemanasan yang terjadi akibat sumber listrik yang menyuplai sumber panas.
-
Boiler dengan bahan bakar gas (Gaseous Fuel)
Tipe boiler bahan bakar gas memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran paling murah dibandingkan dengan semua tipe boiler. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan semua tipe boiler berdasarkan bahan bakar.
Cara kerja : pembakaran yang terjadi akibat percampuran bahan bakar gas (LNG) dengan oksigen dan sumber panas.
Tabel 1.2. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan bahan bakar.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Solid Fuel | Bahan baku mudah didapatkan. | Sisa pembakaran sulit dibersihkan |
| Murah konstruksinya. | Sulit mendapatkan bahan baku yang baik. | ||
| 2 | Oil Fuel | Sisa pembakaran tidak banyak dan lebih mudah dibersihkan. | Harga bahan baku paling mahal. |
| Bahan bakunya mudah didapatkan. | Mahal konstruksinya. | ||
| 3 | Gaseous Fuel | Harga bahan bakar paling murah. | Mahal konstruksinya. |
| Paling baik nilai effisiensinya. | Sulit didapatkan bahan bakunya, harus ada jalur distribusi. | ||
| 4 | Electric | Paling mudah perawatannya. | Paling buruk nilai effisiensinya. |
| Mudah konstruksinya dan mudah didapatkan sumbernya. | Temperatur pembakaran paling rendah. |
Bab IV
Penutup
Kesimpulan dari makalah ini adalah berdasarkan data-data yang telah dikumpulkan dan dianalisa, ada banyak tipe dan klasifikasi boiler. Masing- masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Oleh karena itu dalam memilih atau membangun sebuah boiler harus benar-benar tahu spesifikasi yang diinginkan agar sesuai dengan aturan (standar) yang telah ditentukan dan sesuai dengan kebutuhan.
Saran makalah ini adalah semua boiler yang ada harus sesuai dengan standar yang ada. Agar tidak membahayakan dan juga aman bagi lingkungan. Perlunya mencari alternatif energi lain selain bahan yang berasal dari fosil, karena energi fosil sudah menipis ketersediaannya.
BOILER
Menurut Djokosetyardj M.J (1990), boiler merupakan alat yang digunakan untuk menghasilkan uap/steamuntuk berbagai keperluan. Jenis air dan uap air sangat dipengaruhi oleh tingkat efisiensi boiler itu sendiri.
Pada mesin boiler, jenis air yang digunakan harus dilakukan demineralisasi terlebih dahulu untuk mensterilkan air yang digunakan, sehingga pengaplikasian untuk dijadikan uap air dapat dimaksimalkan dengan baik. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan komponen economizer untuk meningkatkan efisiensi dari uap air yang dihasilkan.
Air di dalam boiler dipanaskan oleh panas dari hasil pembakaran bahan bakar (sumber panas lainnya) sehingga terjadi perpindahan panas dari sumber panas tersebut ke air yang mengakibatkan air tersebut menjadi panas atau berubah wujud menjadi uap.
Air yang lebih panas memiliki berat jenis yang lebih rendah dibanding dengan air yang lebih dingin, sehingga terjadi perubahan berat jenis air di dalam boiler. Air yang memiliki berat jenis yang lebih kecil akan naik, dan sebaliknya air yang memiliki berat jenis yang lebih tinggi akan turun ke dasar.
Uap air panas yang dihasilkan dari boiler sangat penting karena memiliki kemampuan seperti menyimpan dan membebaskan energi panas yang besar, pindah panas yang cepat, bersih, mudah disalurkan kemana saja, suhunya stabil sesuai tekanan, dan mudah diatur sehingga tidak over heating. Selanjutnya uap air yang dihasilkan boiler ini dapat digunakan untuk berbagai keperluan dalam bidang industri seperti untuk pembangkit tenaga dengan cara mengalirkan uap panas sehingga mengerakkan turbin atau dapat juga digunakan untuk sterilisasi karena uap panas yang dihasilkan juga memiliki tekanan yang tinggi.
Boiler memiliki 3 sistem pengolahan yaitu terdiri dari: sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem (Anonim, 2006).
Boiler dapat dibagai menjadi beberapa jenis berdasarkan bahan bakar yang digunakan, berdasarkan mekanisme fluida, berdasarkan tekanan, dan berdasarkan sirkulasi. Berdasarkan bahan bakar yang digunakan boiler dibagi menjadi 3 jenis yaitu boiler bahan bakar padat, misalnya boiler yang digunakan pada industri penghasil gula dari tebu.
Bahan bakar yang digunakan berupa bahan tebu. Bahan tebu merupakan bahan sampingan dari proses pengolahan tebu menjadi gula pasir. Kedua yaitu boiler bahan bakar cair, misalnya boiler yang digunakan pada industri penghasil gula semut yang ada di lapangan praktikum Leuwikopo_IPB Dramaga. Bahan bakar yang digunakan berupa bahan bakar solar. Ketiga boiler berbahan bakar gas. Gas yang digunakan dapat berupa LPG. Keempat, yaitu boiler listrik dimana boiler jenis ini menggunakan listrik sebagai sumbernya.
Menurut Febriantara (2008), berdasarkan mekanisme fluida yang digunakan, jenis mesin boiler ada dua, yaitu mesin boiler pipa api (Water Tube Boiler) dan mesin boiler pipa air (Fire Tube Boiler).
-
Fire Tube Boiler
Pada fire tube boiler, gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam. Fire tube boilers biasanya digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam rendah sampai sedang. Sebagai pedoman, fire tube boilers kompetitif untuk kecepatan steam sampai 12.000 kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg/cm2. Fire tube boilers dapat menggunakan bahan bakar minyak bakar, gas atau bahan bakar padat dalam operasinya. Untuk alasan ekonomis, sebagian besar fire tube boilers dikonstruksi sebagai “paket” boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar.
-
Water Tube Boiler
Pada water tube boiler, air umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk ke dalam drum. Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk steam pada daerah uap dalam drum. Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga. Water tube boiler yang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara 4.500 – 12.000 kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Banyak watertube boilers yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan gas. Untuk water tube yang menggunakan bahan bakar padat, tidak umum dirancang secara paket. Karakteristik water tube boiler sebagai berikut:
– Forced, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi pembakaran.
– Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan air.
– Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi.
Prinsip kerja dari boiler pipa api ini adalah gas panas dari hasil pembakaran dialirkan melalui sebuah pipa dimana disekeliling pipa terdapat air sehingga gas panas tersebut memanaskan air yang terdapat di dalam boiler secara konduksi panas sehingga terbentuk uap panas. Uap (steam) yang dihasilkan oleh boiler pipa air ini memiliki tekanan dan kapasitas yang rendah. Prinsip kerja dari boiler pipa air ini adalah air dilewatkan melalui pipa kemudian pipa tersebut dipanaskan dengan cara dibakar dengan api sehingga air berubah menjadi uap air. Uap yang dihasilkan boiler pipa air ini memiliki tekanan dan kapasitas yang lebih tinggi.
Boiler pipa api dan boiler pipa air masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Keuntungan boiler pipa api adalah proses pemanasan yang mudah dan cepat dan tidak membutuhkan setting khusus, investasi awal yang lebih murah karena harga boiler jenis ini lebih murahj daripada boiler pipa air, bentuknya lebih compact dan portable, dan tidak membutuhkan area yang besar untuk 1 HP boiler.
Namun demikian boiler pipa api memiliki beberapa kekurangan seperti tekanan operasi steam terbatas untuk tekanan rendah 18 bar, kapasitas steam relative kecil (13.5 TPH) jika dibandingkan dengan boiler pipa air, tempat pembakarannya sulit dijangkau untuk dibersihkan, diperbaiki, dan diperiksa kondisinya, serta nilai effisiensinya rendah karena banyak energi kalor yang terbuang langsung menuju stack.
Adapun kelebihan penggunaan boiler pipa air yakni kapasitas steam yang besar sampai 450 THP, tekanan operasi mencapai 100 bar, nilai effisiensi yang relatif besar, dan perawatan yang lebih mudah karena tungku mudah dijangkau untuk melakukan pemeriksaan, pembersihan, dan perbaikan..
Sedangkan kekurangannya yakni proses konstruksi yang lebih detail, investasi awal relativemahal karena harga boiler pipa air lebih mahal daripada boliler pipa api, lebih sulit dalam penangann air yang masuk karena komponen pendukungnya yang sensitif, dan membutuhkan tempat yang lebuh luas karena kemampuannya dalam menghasilkan kapasitas steam yang lebih besar (Djokosetyardjo, 1990)
Berdasarkan tekanan yang dihasilkan boiler dibagi menjkadi 2 jenis yakni boiler tekanan rendah (Low Preassure) dan boiler tekanan tinggi (High Preassure). Boiler tekanan rendah memiliki tekanan steam operasi kurang dari 15 psig atau menghasilkan panas dengan tekanan dibawah 160 psig atau temperature dibawah 2500F. Boiler tekanan tinggi memiliki tekan steam operasi diatas 15 psig atau menghasilkan air panas dengan tekanan di atas 160 psig atau temperature di atas 2500F. Berdasarkan sirkulasi air boiler dibagi menjadi 2 yaitu boiler sirkulasi alami dan boiler sirkulasi paksa. Berikut tabel perbedaan jenis-jenis boiler.
Tabel 1.1. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tipe pipa.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Fire Tube | Proses pemasangan mudah dan cepat, Tidak membutuhkansetting khusus | Tekanan operasi steam terbatas untuk tekanan rendah 18 bar |
| Investasi awal boiler ini murah | Kapasitas steam relatif kecil (13.5 TPH) jika diabndingkan dengan water tube | ||
| Bentuknya lebih compact danportable | Tempat pembakarannya sulit dijangkau untuk dibersihkan, diperbaiki, dan diperiksa kondisinya. | ||
| Tidak membutuhkan area yang besar untuk 1 HP boiler | Nilai effisiensinya rendah, karena banyak energi kalor yang terbuang langsung menuju stack | ||
| 2 | Water Tube | Kapasitas steam besar sampai 450 TPH | Proses konstruksi lebih detail |
| Tekanan operasi mencapai 100 bar | Investasi awal relatif lebih mahal | ||
| Nilai effisiensinya relatif lebih tinggi dari fire tube boiler | Penanganan air yang masuk ke dalam boiler perlu dijaga, karena lebih sensitif untuk sistem ini, perlu komponen pendukung untuk hal ini | ||
| Tungku mudah dijangkau untuk melakukan pemeriksaan, pembersihan, dan perbaikan. | Karena mampu menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang lebih besar, maka konstruksinya dibutuhkan area yang luas | ||
Tabel 1.2. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan bahan bakar.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Solid Fuel | Bahan baku mudah didapatkan. | Sisa pembakaran sulit dibersihkan |
| Murah konstruksinya. | Sulit mendapatkan bahan baku yang baik. | ||
| 2 | Oil Fuel | Sisa pembakaran tidak banyak dan lebih mudah dibersihkan. | Harga bahan baku paling mahal. |
| Bahan bakunya mudah didapatkan. | Mahal konstruksinya. | ||
| 3 | Gaseous Fuel | Harga bahan bakar paling murah. | Mahal konstruksinya. |
| Paling baik nilai effisiensinya. | Sulit didapatkan bahan bakunya, harus ada jalur distribusi. | ||
| 4 | Electric | Paling mudah perawatannya. | Paling buruk nilai effisiensinya. |
| Mudah konstruksinya dan mudah didapatkan sumbernya. | Temperatur pembakaran paling rendah. | ||
(Febriantara, 2008)
Tabel 1.3. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan kegunaan.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Power Boiler | Dapat menghasilkan listrik dan sisa steam dapat menjalankan proses industri. | Konstruksi awal relatif mahal. |
| Steam yang dihasilkan memiliki tekanan tinggi | Perlu diperhatikan faktor safety. | ||
| 2 | Industrial Boiler | Penanganan boiler lebih mudah. | Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah. |
| Konstruksi awal relatif murah. | |||
| 3 | Commercial Boiler | Penanganan boiler lebih mudah. | Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah. |
| Konstruksi awal relatif murah. | |||
| 4 | Residential Boiler | Penanganan boiler lebih mudah. | Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah. |
Tabel 1.4. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan konstruksi.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Package Boiler | Mudah pengirimannya. | Terbatas tekanan dan kapasitas kerjanya. |
| Dibutuhkan waktu yang singkat untuk mengoprasikan setelah pengiriman. | Komponen-komponen boiler tergantung pada produsen boiler. | ||
| 2 | Site Erected Boiler | Tekanan dan kapasitas kerjanya dapat disesuaikan keinginan. | Sulit pengirimannya, memakan biaya yang mahal. |
| Komponen-komponen boiler dapat dipadukan dengan produsen lain. | Perlu waktu yang cukup lama setelah boiler berdiri, setelah proses pengiriman. |
Tabel 1.5. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tekanan kerja.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Low Pressure | Tekanan rendah sehingga penanganannya tidak terlalu rumit | Tekanan yang dihasilkan rendah, tidak dapat membangkitkan listrik. |
| Area yang dibutuhkan tidak terlalu besar, dan biaya konstruksi tidak lebih mahal dari high pressure boiler | |||
| 2 | High Pressure | Tekanan yang dihasilkan tinggi sehingga dapat membangkitkan listrik dan sisanya dapat didaur ulang untuk mengoprasikan proses industri | Tekanan tinggi sehingga penanganannya perlu diperhatikan aspek keselamatannya. |
Tabel 1.6. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan pembakaran.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Stoker Combustion | Konstruksinya relatif sederhana. | Limbah yang diproduksi pembakaran lebih banyak |
| Panas yang dihasilkan kurang merata jika tidak ada komponen pendukung. | |||
| Effisiensi relatif rendah | |||
| 2 | Pulverized | Efisiensi relatif tinggi | Konstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal. |
| Proses pembakaran lebih merata pada tungku pembakaran. | |||
| 3 | Fluidized Bed | Efisiensi relatif tinggi | Konstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal. |
| Suhu pembakaran tidak mencapai suhu 1000 0C sehingga tidak menimbulkan NOX | |||
| 4 | Firing | Limbah yang diproduksi pembakaran lebih sedikit | Konstruksi relatif rumit, perlu nozzle. |
| Panas yang dihasilkan lebih merata | |||
| Effisiensi relatif lebih baik |
Tabel 1.7. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan material.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Steel | Kuat dan tahan lama. | Biaya relatif mahal. |
| Dapat dialiri steam untuk tekanan tinggi. | Konstruksi lebih rumit. | ||
| 2 | Cast Iron | Biaya relatif murah. | Rentan dan mudah rusak. |
| Konstruksi lebih sederhana. | Dapat dialiri steam untuk tekanan yang terbatas. |
Menurut Anonim (2011), boiler terdiri dari beberapa bagian yaitu fumace, steam drum, superhetaer, air heater, economizer, safety valve, blowdown valve.
– Fumace, merupakan tempat pembakaran bahan bakar. Adapun bagian-bagian dari fumace adalah refractory, ruang perapian, burner, exhaust for flue gas, charge and discharge door.
– Steam Drum, merupakan tempat penampungan air panas dan pembangkitan steam. Steam masih bersifat jenuh (saturated steam). Selain itu steam drum juga berfungsi untuk memisahkan uap dan air yang dipisahkan di ruang bakar (fumace), mengatur kualitas air boiler dengan membuang kotoran-kotaran terlarut di dalam boiler melaluicontinuous blowdown, mengatur permukaan air sehingga tidak terjadi kekurangan saat boiler beroperasi yang dapat menyebabkan overheating pada pipa boiler.
– Team drum terdiri dari feed pipe, chemical pipe, sampling pipe, baffle pipe, separator, scrubber, dryer, dan dry box. Perlu diperhatikan agar level air di dalam drum tetap dijaga (agar tetap konstan) agar selalu setengah dari tinggi drum sehingga banyaknya air pengisi yang masuk ke steam drum harus sebanding dengan banyaknya uap yang meninggalkan drum.
– Superheater, merupakan tempat pengeringan steam dan siap dikirim melalui main steam pipe dan siap untuk mengerakkan turbin uap atau menjalankan proses industri.
– Air Heater, merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan udara luar yang diserap untuk meminimalisai udara yang lembab yang akan masuk ke dalam tungku pembakaran.
– Economizer, merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan air dari air yang terkondensai dari sitem sebelumnya maupun air umpan baru.
– Safety Valve, merupakan saluran buang steam jika terjadi keadaan dimana tekanan steam melebihi kemampuan boiler menahan tekanan steam.
– Blowdown Valve, merupakan saluran yang berfungsi membuang endapan yang berada di dalam pipa steam.
Menurut Payne dan Richard (1999), untuk meningkatkan efisiensi dari boiler dapat dilakukan beberapa langkah berikut :
membersihkan permukaan pipa yang kontak langsung dengan udara panas, membersihkan permukaan pipa yang kontak denagn air denagn cara menyemburkan air panas keluar (blow down), menambahakan bahan kimia, serta menghilangkan kesadahan air yang digunakan dengan penambahan kapur+soda atau ion exchange resin. Perlu diperhatikan agar air umpan boiler harus memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan agar tidak menimbulkan masalah-masalah pada pengoperasian boiler.
Air tersebut harus bebas dari mineral-mineral yang tidak diinginkan serta pengotor-pengotor lainnya yang dapat menurunkan efisiensi kerja dari boiler. Jika hal ini tidak dipenuhi maka akan menyebabkan masalah yang berkaitan dengan kinerja dan kualitas uap yang dihasilkan. Masalah-masalah tersebut dapat berupa terjadinya pembentukkan kerak, peristiwa korosi, pembentukkan deposit, dan terbawanya uap (steam carryover).
Boiler banyak digunakan untuk mengerakkan mesin-mesin produksi yang ada di industri. Misalnya pada industri pengolahan tebu menjadi gula pasir. Jenis boiler yang digunakan pada umumnya adalah jenis boiler yang menggunakan bahan bakar padat yakni bagas tebu dan digunakan juga dalam industri penghasil gula semut. Adapun jenis boiler yang digunakan adalah boiler pipa air denagn bahan bakar cair beruba solar.
Klasifikasi Boiler
Boiler atau ketel uap merupakan suatu pesawat konversi energi yang mengkonversikan energi kimia dari bahan bakar menjadi energi panas. Energi panas ini akan dimanfaatkan untuk proses pendidihan (boiling) air menjadi uap air.
Uap air yang terbentuk masih bersifat jenuh sehingga perlu ada pemanasan lanjut untuk menghasilkan uap superpanas yang akan mempunyai sifat-sifat seperti gas sempurna. Uap superpanas tersebut digunakan untuk menggerakkan sudu-sudu turbin uap sebagai penggerak mula (prime mover) (Muin, 1988).
1. Berdasarkan pemakaiannya, ketel dapat diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel stasioner (stasionary boiler) atau ketel tetap
Yang termasuk dalam ketel ini adalah ketel-ketel yang didudukkan di atas fondasi yang tetap, seperti boiler untuk pembangkit tenaga, untuk industri dan lain-lain.
b.Ketel mobil (mobile boiler) ketel pindahKetel ini merupakan jenis ketel yang dipasang pada pondasi yang berpindah-pindah (mobile), seperti boiler lokomotif, loko mobil dan ketel panjang serta yang lain termasuk ketel kapal (marine boiler).
2. Berdasarkan letak dapur (furnace position), diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel dengan sistem pembakaran di dalam (internal fire steam boiler), dalam hal ini dapur berada pada bagian dalam ketel. Kebanyakan digunakan dalam ketel pipa api.
b. Ketel dengan system pembakaran di luar (outernally fire steam boiler), dalam hal ini dapur berada di luar ketel dan sering digunakan pada ketel pipa air.
3. Menurut jumlah lorong (boiler tube), dapat diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel dengan lorong tunggal (single tube steam boiler).
Pada jenis ini hanya terdapat satu lubang saja, apakah itu merupakan lubang api maupun lubang air.
b. Ketel dengan lorong ganda (multy tube steam boiler)
Contoh dari ketel ini adalah ketel scotch dan multi water tube boiler (ketel B dan W)
4. tergantung pada poros tutup drum (shell), ketel ini diklaisfikasikan:
a. Ketel tegak (vertical steam boiler), seperti ketel cochcram, ketel Clarkson dan sebagainya.
b. Ketel mendatar (horizontal steam boiler), seperti ketel Cornish, Lancashire, scoth dan lain sebagainya.
5. Menurut bentuk dan letak pipa, diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel dengan pipa lurus, bengkok, dan lekuk-lekuk (straight, bent, and sinous tubuler heating)
b. Ketel dengan pipa miring-datar dan miring-tegak (horizontal, incliened or vertical tubeler heating surface)
6. Menurut sistem peredaran air ketel (water circulation), dibedakan menjadi:
a. Ketel dengan peredaran alami (natural circulation steam boiler)
Pada ketel ini, peredaran air dalam ketel terjadi secara alami, yaitu air yang ringan naik sedang air yang berat turun sehingga terjadi aliran konveksi alami. Ketel yang beroperasi secara aliran alami adalah ketel lanchasire, babcock dan Wilcox, dan lain-lain.
b. Ketel dengan peredaran paksa (force circulation steam boiler).
Pada ketel dengan aliran paksa, aliran paksa diperoleh dari sebuah pompa centrifugal yang digerakkan dengan elektrik motor. Ketel aliran paksa dipakai pada ketel-ketel yang bertekanan tinggi seperti La-Mont Boiler, Benson Boiler, Luffer Boiler, dan Velcan Boiler.
7. Tergantung dari sumber panasnya (heat surface) untuk pembuatan uap, ketel jenis ini dapat diklasifikasikan menjadi:
a. Ketel uap dengan bahan bakar alami
b. Ketel uap dengan bahan bakar buatan
c. Ketel uap dengan dapur listrik
d. Ketel uap dengan energi nuklir
8. Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa, maka ketel dapat diklasifikasikan sebagai berikut
1. Fire Tube Boiler
Pada fire tube boiler, gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam. Fire tube boilers biasanya digunakan untuk kapasitas steam yang relatif kecil dengan tekanan steam rendah sampai sedang. Sebagai pedoman fire tube boilers mampu menghasilkan uap sebesar 12.000 kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg/cm2. Fire tube boilers dapat menggunakan bahan bakar minyak bakar, gas atau bahan bakar padat dalam operasinya.\
2. Water Tube Boiler
Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga. Water tube boiler yang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara 4.500 – 12.000 kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Karakteristik water tube boilers sebagai berikut:
Forced, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi pembakaranØ
Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan air. Ø
Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi.Ø
3. Paket Boiler
Disebut boiler paket sebab sudah tersedia sebagai paket yang lengkap. Ciri-ciri dari packaged boilers adalah:
Kecilnya ruang pembakaran dan tingginya panas yang dilepas menghasilkan penguapan yang lebih cepat. Ø
Banyaknya jumlah pipa yang berdiameter kecil membuatnya memiliki perpindahan panas konvektif yang baik. Ø
4. Boiler Pembakaran dengan Fluidized Bed (CFB)
Pembakaran dengan fluidized bed (CFB) muncul sebagai alternatif yang memungkinkan dan memiliki kelebihan yang cukup berarti dibanding sistim pembakaran yang konvensional dan memberikan banyak keuntungan – rancangan boiler yang kompak, fleksibel terhadap bahan bakar, efisiensi pembakaran yang tinggi dan berkurangnya emisi polutan yang merugikan seperti SOx dan NOx. Bahan bakar yang dapat dibakar dalam boiler ini adalah batubara, sekam padi, bagas & limbah pertanian lainnya. Boiler fluidized bed memiliki kisaran kapasitas bahan bakar yang digunakan antara 0.5 T/jam sampai lebih dari 100 T/jam.
5. Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler
Kebanyakan boiler yang beroperasi untuk jenis ini adalah Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler. Alat ini hanya berupa shell boiler konvensional biasa yang ditambah dengan sebuah fluidized bed combustor.
6. Pressurized Fluidized Bed Combustion (PFBC) Boiler
Pada tipe Pressurized Fluidized bed Combustion (PFBC), sebuah kompresor memasok udara Forced Draft (FD), dan pembakarnya merupakan tangki bertekanan. Sistim PFBC dapat digunakan untuk pembangkitan kogenerasi (steam dan listrik) atau pembangkit tenaga dengan siklus gabungan/ combined cycle. Operasi combined cycle (turbin gas & turbin uap) meningkatkan efisiensi konversi keseluruhan sebesar 5 hingga 8 persen.
7. Atmospheric Circulating Fluidized Bed Combustion Boilers (CFBC)
Boiler CFBC pada umumnya lebih ekonomis daripada boiler AFBC, untuk penerapannya di industri memerlukan lebih dari 75 – 100 T/jam steam. Untuk unit yang besar, semakin tinggi karakteristik tungku boiler CFBC akan memberikan penggunaan ruang yang semakin baik, partikel bahan bakar lebih besar, waktu tinggal bahan penyerap untuk pembakaran yang efisien dan penangkapan SO2 yang semakin besar pula, dan semakin mudah penerapan teknik pembakaran untuk pengendalian NOx daripada pembangkit steam AFBC.
8. Stoker Fired Boilers
Diklasifikasikan menurut metode pengumpanan bahan bakar ke tungku dan oleh jenis grate nya. Klasifikasi utamanya adalah spreader stoker dan chain-gate atau traveling-gate stoker.
Cara Kerja Boiler
Boiler pada intinya adalah alat pemanas cairan (biasanya air) agar berada di atas titik didihnya sehingga ia menguap.
Untuk memanaskan nya ada beberapa tipe boiler
– fire tube di mana api berada dalam tubing-tubing dengan cairan berada di luar.
– water tube di mana sebaliknya, air berada dalam tubing dengan api berada di luar.
bahan bakar minyak tanah atau solar di pompa dengan tekanan tinggi dan keluar dalam bentuk kabur pada ujung spuyer, di atas spuyer ada diode tegangan tinggi untuk memberikan api supaya minyak yg keluar terbakar, biasanya dibelakang boiler ada photo sel nutuk memonitor api sudah terbakar apa belum kalau tidak terbakar photo sel ini akan mematikan semua mesin bolier agar tidak terjadi semburan minyak yg tidak terbakat, dan sangat berbahaya .
Oke kita coba boiler utk steam turbin (turbin uap)
Boiler umumnya terdiri dari :
-Ruang pembakaran : tempat bahan bakar dibakar
-boiler drum : menampung air demineralized mengalirkannya ke tube dan menampung uap jenuh yang kembali.
-economiser : water tube, posisinya paling jauh dari sumber panas, fungsinya memanaskan air dengan sisa panas agar efisiensi kalor baik.
-evaporator : water tube yang fungsinya menguapkan air, posisinya biasanya di “tengah”
-superheater : fungsinya memanaskan uap air menjadi superheated steam (uap panas lanjut)
-Turbin uap : fungsinya merubah energi panas menjadi energi gerak.
-condenser : fungsinya merubah fasa uap menjadi air kembali
Naaahh….urutan prosesnya spt ini :
1.Air demineralized (air tanpa kandungan mineral/air murni) dipompakan ke boiler dari condenser (kita bicara boiler turbin uap yg siklus airnya tertutup) dengan pompa melalui pipa economiser, di economiser , air menerima panas tapi belum menguap/msh fas air.
2. Air tsb masuk ke boiler drum dan diteruskan ke seluruh water tube evaporator untuk dirubah fasanya menjadi uap jenuh (uap yg lo liat wkt ngerebus air) / (saturated steam) dan kembali lagi ke boiler drum.
3. Uap di boiler drum dialirkan (uap melalui saluran diatas, sdgkan air dibawah) ke superheater tube yg berada paling dekat dgn sumber panas utk merubah uap jenuh menjadi uap panas lanjut (superheated steam)
4.superheated steam kmdn dialirkan ke steam turbin untuk menggerakkan blade turbin.
5. stelah melalui turbin temperatur uap menurun/begitu juga enthalpy nya, fasanya berubah kembali ke uap jenuh & mengalir ke condenser.
6. di condenser fasanya dirubah kembali ke fasa cair dan kemudian dipompakan kembali ke boiler.dan siklusnya kembali spt semula.
Klasifikasi Boiler
-
Pendahuluan
Boiler merupakan bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atau steam berupa energi kerja. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air panas atau steam pada tekanan dan suhu tertentu mempunyai nilai energi yang kemudian digunakan untuk mengalirkan panas dalam bentuk energi kalor ke suatu proses. Jika air didihkan sampai menjadisteam, maka volumenya akan meningkat sekitar 1600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga sistem boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat baik.
1.1. Proses Kerja Boiler
Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan, temperatur, dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steamyang akan digunakan. Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem boiler mengenal keadaan tekanan-temperatur rendah (low pressure/LP), dan tekanan-temperatur tinggi (high pressure/HP), dengan perbedaan itu pemanfaatansteam yang keluar dari sistem boiler dimanfaatkan dalam suatu proses untuk memanasakan cairan dan menjalankan suatu mesin (commercial and industrial boilers), atau membangkitkan energi listrik dengan merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik (power boilers). Namun, ada juga yang menggabungkan kedua sistem boiler tersebut, yang memanfaatkan tekanan-temperatur tinggi untuk membangkitkan energi listrik, kemudian sisa steam dari turbin dengan keadaan tekanan-temperatur rendah dapat dimanfaatkan ke dalam proses industri dengan bantuan heat recovery boiler.
Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, sistem steam, dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan dari sistem air umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk pemeliharaan untuk mencegah terjadi kerusakan dari sistem steam. Sistem steammengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steamdialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna.
Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua perlatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem.
Sebelum menjelaskan keanekaragaman boiler, perlu diketahui komponen dari boiler yang mendukung teciptanya steam, berikut komponen-komponen boiler:
– Furnace
Komponen ini merupakan tempat pembakaran bahan bakar. Beberapa bagian dari furnace siantaranya : refractory, ruang perapian, burner, exhaust for flue gas, charge and discharge door.
– Steam Drum
Komponen ini merupakan tempat penampungan air panas dan pembangkitan steam. Steam masih bersifat jenuh (saturated steam).
– Superheater
Komponen ini merupakan tempat pengeringan steam dan siap dikirim melalui main steam pipe dan siap untuk menggerakkan turbin uap atau menjalankan proses industri.
– Air Heater
Komponen ini merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan udara luar yang diserap untuk meminimalisasi udara yang lembab yang akan masuk ke dalam tungku pembakaran.
– Economizer
Komponen ini merupakan ruangan pemanas yang digunakan untuk memanaskan air dari air yang terkondensasi dari sistem sebelumnya maupun air umpan baru.
– Safety valve
Komponen ini merupakan saluran buang steam jika terjadi keadaan dimana tekanan steam melebihi kemampuan boiler menahan tekanan steam.
– Blowdown valve
Komponen ini merupakan saluran yang berfungsi membuang endapan yang berada di dalam pipa steam.
1.2. Klasifikasi Boiler
Setelah mengetahui proses singkat, sistem boiler, dan komponen pembentuk sistem boiler, perlu diketahui keanekaragaman boiler. Berbagai bentuk boiler telah berkembang mengikuti kemajuan teknologi dan evaluasi dari produk-produk boiler sebelumnya yang dipengaruhi oleh gas buang boiler yang mempengaruhi lingkungan dan produk steamseperti apa yang akan dihasilkan. Berikut klasifikasi boiler yang telah dikembangkan:
1.2.1. Berdasarkan tipe pipa :
– Fire Tube
Tipe boiler pipa api memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang rendah.
Cara kerja : proses pengapian terjadi didalam pipa, kemudian panas yang dihasilkan dihantarkan langsung kedalam boiler yang berisi air. Besar dan konstruksi boiler mempengaruhi kapasitas dan tekanan yang dihasilkan boiler tersebut.
ü Water Tube
Tipe boiler pipa air memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang tinggi.
Cara Kerja : proses pengapian terjadi diluar pipa, kemudian panas yang dihasilkan memanaskan pipa yang berisi air dan sebelumnya air tersebut dikondisikan terlebih dahulu melalui economizer, kemudiansteam yang dihasilkan terlebih dahulu dikumpulkan di dalam sebuahsteam-drum. Sampai tekanan dan temperatur sesuai, melalui tahap secondary superheater dan primary superheater baru steamdilepaskan ke pipa utama distribusi. Didalam pipa air, air yang mengalir harus dikondisikan terhadap mineral atau kandungan lainnya yang larut di dalam air tesebut. Hal ini merupakan faktor utama yang harus diperhatikan terhadap tipe ini.
Tabel 1.1. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tipe pipa.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Fire Tube | Proses pemasangan mudah dan cepat, Tidak membutuhkan settingkhusus | Tekanan operasi steamterbatas untuk tekanan rendah 18 bar |
| Investasi awal boiler ini murah | Kapasitas steam relatif kecil (13.5 TPH) jika diabndingkan dengan water tube | ||
| Bentuknya lebihcompact dan portable | Tempat pembakarannya sulit dijangkau untuk dibersihkan, diperbaiki, dan diperiksa kondisinya. | ||
| Tidak membutuhkan area yang besar untuk 1 HP boiler | Nilai effisiensinya rendah, karena banyak energi kalor yang terbuang langsung menuju stack | ||
| 2 | Water Tube | Kapasitas steam besar sampai 450 TPH | Proses konstruksi lebih detail |
| Tekanan operasi mencapai 100 bar | Investasi awal relatif lebih mahal | ||
| Nilai effisiensinya relatif lebih tinggi dari fire tube boiler | Penanganan air yang masuk ke dalam boiler perlu dijaga, karena lebih sensitif untuk sistem ini, perlu komponen pendukung untuk hal ini | ||
| Tungku mudah dijangkau untuk melakukan pemeriksaan, pembersihan, dan perbaikan. | Karena mampu menghasilkan kapasitas dan tekanan steam yang lebih besar, maka konstruksinya dibutuhkan area yang luas |
1.2.2. Berdasarkan bahan bakar yang digunakan :
– Solid Fuel
Tipe boiler bahan bakar padat memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan bahan bakar cair dan listrik. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan boiler tipe listrik.
Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara percampuran bahan bakar padat (batu bara, baggase, rejected product, sampah kota, kayu) dengan oksigen dan sumber panas.
– Oil Fuel
Tipe boiler bahan bakar cair memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran paling mahal dibandingkan dengan semua tipe. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dbandingkan dengan boiler bahan bakar padat dan listrik.
Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat pembakaran antara percampuran bahan bakar cair (solar, IDO, residu, kerosin) dengan oksigen dan sumber panas.
– Gaseous Fuel
Tipe boiler bahan bakar gas memiliki karakteristik : harga bahan baku pembakaran paling murah dibandingkan dengan semua tipe boiler. Nilai effisiensi dari tipe ini lebih baik jika dibandingkan dengan semua tipe boiler berdasarkan bahan bakar.
Cara kerja : pembakaran yang terjadi akibat percampuran bahan bakar gas (LNG) dengan oksigen dan sumber panas.
– Electric
Tipe boiler listrik memiliki karakteristik : harga bahan baku pemanasan relatif lebih murah dibandingkan dengan boiler yang menggunakan bahan bakar cair. Nilai effisiensi dari tipe ini paling rendah jika dbandingkan dengan semua tipe boiler berdasarkan bahan bakarnya.
Cara kerja : pemanasan yang terjadi akibat sumber listrik yang menyuplai sumber panas.
Tabel 1.2. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan bahan bakar.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Solid Fuel | Bahan baku mudah didapatkan. | Sisa pembakaran sulit dibersihkan |
| Murah konstruksinya. | Sulit mendapatkan bahan baku yang baik. | ||
| 2 | Oil Fuel | Sisa pembakaran tidak banyak dan lebih mudah dibersihkan. | Harga bahan baku paling mahal. |
| Bahan bakunya mudah didapatkan. | Mahal konstruksinya. | ||
| 3 | Gaseous Fuel | Harga bahan bakar paling murah. | Mahal konstruksinya. |
| Paling baik nilai effisiensinya. | Sulit didapatkan bahan bakunya, harus ada jalur distribusi. | ||
| 4 | Electric | Paling mudah perawatannya. | Paling buruk nilai effisiensinya. |
| Mudah konstruksinya dan mudah didapatkan sumbernya. | Temperatur pembakaran paling rendah. |
1.2.3. Berdasarkan kegunaan boiler :
– Power Boiler
Tipe power boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam sebagai pembangkit listrik, dan sisa steamdigunakan untuk menjalankan proses industri.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe water tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang besar, sehingga mampu memutar steam turbin dan menghasilkan listrik dari generator.
– Industrial Boiler
Tipe industrial boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam atau air panas untuk menjalankan proses industri dan sebagai tambahan pemanas.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini dapat menggunakan tipe water tube atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki kapasitas yang besar dan tekanan yang sedang.
– Commercial Boiler
Tipe commercial boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam atau air panas sebagai pemanas dan sebagai tambahan untuk menjalankan proses operasi komersial.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini dapat menggunakan tipe water tube atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki kapasitas yang besar dan tekanan yang rendah.
– Residential Boiler
Tipe residential boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam atau air panas tekanan rendah yang digunakan untuk perumahan.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang rendah
– Heat Recovery Boiler
Tipe heat recovery boiler memiliki karakteristik : kegunaan utamanya sebagai penghasil steam dari uap panas yang tidak terpakai. Hasilsteam ini digunakan untuk menjalankan proses industri.
Cara kerja : steam yang dihasilkan boiler ini menggunakan tipe water tube boiler atau fire tube boiler, hasil steam yang dihasilkan memiliki tekanan dan kapasitas yang besar.
Tabel 1.3. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan kegunaan.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Power Boiler | Dapat menghasilkan listrik dan sisa steamdapat menjalankan proses industri. | Konstruksi awal relatif mahal. |
| Steam yang dihasilkan memiliki tekanan tinggi | Perlu diperhatikan faktor safety. | ||
| 2 | Industrial Boiler | Penanganan boiler lebih mudah. | Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah. |
| Konstruksi awal relatif murah. | |||
| 3 | Commercial Boiler | Penanganan boiler lebih mudah. | Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah. |
| Konstruksi awal relatif murah. | |||
| 4 | Residential Boiler | Penanganan boiler lebih mudah. | Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah. |
| Konstruksi awal relatif murah. | |||
| 5 | Heat Recovery Boiler | Penanganan boiler lebih mudah. | Steam yang dihasilkan memiliki tekanan rendah. |
| Konstruksi awal relatif murah. |
1.2.4. Berdasarkan konstruksi boiler :
– Package Boiler
Tipe package boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler dilakukan di pabrik pembuat, pengiriman langsung dalam bentuk boiler.
– Site Erected Boiler
Tipe site erected boiler memiliki karakteristik : perakitan boiler dilakukan di tempat akan berdirinya boiler tersebut, pengiriman dilakukan per komponen.
Tabel 1.4. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan konstruksi.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Package Boiler | Mudah pengirimannya. | Terbatas tekanan dan kapasitas kerjanya. |
| Dibutuhkan waktu yang singkat untuk mengoprasikan setelah pengiriman. | Komponen-komponen boiler tergantung pada produsen boiler. | ||
| 2 | Site Erected Boiler | Tekanan dan kapasitas kerjanya dapat disesuaikan keinginan. | Sulit pengirimannya, memakan biaya yang mahal. |
| Komponen-komponen boiler dapat dipadukan dengan produsen lain. | Perlu waktu yang cukup lama setelah boiler berdiri, setelah proses pengiriman. |
1.2.5. Berdasarkan tekanan kerja boiler :
– Low Pressure Boilers
Tipe low pressure boiler memiliki karakteristik : tipe ini memiliki tekanan steam operasi kurang dari 15 psig atau menghasilkan air panas dengan tekanan dibawah 160 psig atau temperatur dibawah 250 0F
– High Pressure Boilers
Tipe high pressure boiler memiliki karakteristik : tipe ini memiliki tekanan steam operasi diatas 15 psig atau menghasilkan air panas dengan tekanan diatas 160 psig atau temperatur diatas 250 0F
Tabel 1.5. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan tekanan kerja.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Low Pressure | Tekanan rendah sehingga penanganannya tidak terlalu rumit | Tekanan yang dihasilkan rendah, tidak dapat membangkitkan listrik. |
| Area yang dibutuhkan tidak terlalu besar, dan biaya konstruksi tidak lebih mahal dari high pressure boiler | |||
| 2 | High Pressure | Tekanan yang dihasilkan tinggi sehingga dapat membangkitkan listrik dan sisanya dapat didaur ulang untuk mengoprasikan proses industri | Tekanan tinggi sehingga penanganannya perlu diperhatikan aspek keselamatannya. |
| Area yang dibutuhkan besar dan biaya konstruksi lebih mahal darilow pressure boiler |
1.2.6. Berdasarkan cara pembakaran bahan bakar :
– Stoker Combustion
Tipe stoker combustion memiliki karakteristik : tipe ini memanfaatkan bahan bakar padat untuk melakukan pembakaran, bahan bakar padat dimasukkan kedalam ruang pembakaran melalui conveyor ataupun manual. Tipe ini memiliki sisa pembakaran yang harus diatangani berupa bottom ash atau fly ash yang dapat mencemari lingkungan.
– Pulverized Coal
Cara kerja : proses ini menghancurkan batu bara dengan ball mill atau roller mill sehingga batu bara memiliki ukuran kurang dari 1 mm. kemudian batu bara berupa bubuk ini disemprotkan ke dalam ruang pembakaran.
– Fluidized Coal
Cara kerja : proses ini menghancurkan batu bara dengan crusher, sehingga batu bara memiliki ukuran kurang dari 2 mm. Pada proses ini pembakaran dilakukan dalam lapisan pasir, batu bara akan langsung membara jika mengenai pasir.
– Firing Combustion
Tipe firing memiliki karakteristik : tipe ini memanfaatkan bahan bakar cair, padat, dan gas untuk melakukan pembakaran, pemanasan yang terjadi lebih merata.
Cara kerja : bahan bakar cair digunakan sebagai preliminary firing fueldimasukkan kedalam ruang pembakaran melalui oil gun. Setelah tercapai temperatur yang sesuai, pembakaran diambil alih oleh coal nozzle atau gas nozzle.
Tabel 1.6. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan pembakaran.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Stoker Combustion | Konstruksinya relatif sederhana. | Limbah yang diproduksi pembakaran lebih banyak |
| Panas yang dihasilkan kurang merata jika tidak ada komponen pendukung. | |||
| Effisiensi relatif rendah | |||
| 2 | Pulverized | Efisiensi relatif tinggi | Konstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal. |
| Proses pembakaran lebih merata pada tungku pembakaran. | |||
| 3 | Fluidized Bed | Efisiensi relatif tinggi | Konstruksinya rumit dan membutuhkan dana investasi yang mahal. |
| Suhu pembakaran tidak mencapai suhu 10000C sehingga tidak menimbulkan NOX | |||
| 4 | Firing | Limbah yang diproduksi pembakaran lebih sedikit | Konstruksi relatif rumit, perlu nozzle. |
| Panas yang dihasilkan lebih merata | |||
| Effisiensi relatif lebih baik |
1.2.7. Berdasarkan material penyusun boiler :
– Steel
Tipe boiler dari bahan steel memiliki karakteristik : bahan baku utama boiler terbuat menggunakan steel pada daerah steam.
– Cast Iron
Tipe boiler dari bahan cast iron memiliki karakteristik : bahan baku utama boiler terbuat menggunakan besi cor pada daerah steam.
Tabel 1.7. Keuntungan dan kerugian boiler berdasarkan material.
| No. | Tipe Boiler | Keuntungan | Kerugian |
| 1 | Steel | Kuat dan tahan lama. | Biaya relatif mahal. |
| Dapat dialiri steamuntuk tekanan tinggi. | Konstruksi lebih rumit. | ||
| 2 | Cast Iron | Biaya relatif murah. | Rentan dan mudah rusak. |
| Konstruksi lebih sederhana. | Dapat dialiri steam untuk tekanan yang terbatas. |
Energi kalor yang dibangkitkan dalam sistem boiler memiliki nilai tekanan, temperatur, dan laju aliran yang menentukan pemanfaatan steam yang akan digunakan.
Berdasarkan ketiga hal tersebut sistem boiler mengenal keadaan tekanan-temperatur rendah (low pressure/LP), dan tekanan-temperatur tinggi (high pressure/HP), dengan perbedaan itu pemanfaatan steam yang keluar dari sistem boiler dimanfaatkan dalam suatu proses untuk memanasakan cairan dan menjalankan suatu mesin (commercial and industrial boilers), atau membangkitkan energi listrik dengan merubah energi kalor menjadi energi mekanik kemudian memutar generator sehingga menghasilkan energi listrik (power boilers).
Namun, ada juga yang menggabungkan kedua sistem boiler tersebut, yang memanfaatkan tekanan-temperatur tinggi untuk membangkitkan energi listrik, kemudian sisa steam dari turbin dengan keadaan tekanan-temperatur rendah dapat dimanfaatkan ke dalam proses industri dengan bantuan heat recovery boiler.
Klasifikasi boiler berdasarkan tutup poros drum (shell)
Klasifikasi boiler berdasrkan tutup poros drum (shell), terbagi menjadi dua yaitu :
Boiler Mendatar ( Horizontal Steam Boiler ), seperti cochran boiler.
Boiler Tegak ( Vertikal Steam Boiler ), boiler cornish, lancashire dan lain-lain.
Vertikal Steam Boiler
Vertikal boiler memproduksi steam pada tekanan rendah dan dalam jumlah yang kecil. Boiler ini digunakan untuk power generator yang kecil atau pada tempat yang terbatas.
Boiler ini terdiri dari suatu shell yang berbentuk silinder, didasarkan pada fire tube box yanng dikukuhkan oleh dua atu lebih tube-tube yang miring.
Kemiringan diperlukan untuk menaikkan herating surface sebanyak-banyaknya dan untuk sirkulasi air.
Pada boiler ini terdapat suatu lubang yang disebut man hole, man hole berfungsi untuk tempat masuk orang atau pembersihan boiler direparasi. Boiler ini terdiri dari exthernal cylindrical shell dan fire box. (Ir.Soelindrio.Ketel Uap dan pemakaian Boiler/.PTT MIGAS.)
Keuntungan Vertikal Boiler :
Tempat yanng digunakan sedikit ( hemat tempat )
Pengiriman mudah
Menjadi sempurna untuk ukuran kecil .
Kerugian Vertikal Boiler :
Hanya untuk memproduksi steam tekanan kecil
Digunakan untuk power generation
( Modul Utilitas)
Cochrans Boiler
Boiler ini terdiri dari exthernal cylindrical shell dan fire box, keduanya adalah hemisherical. Bentuk hemisherical pada puncak boiler memberikan ruangnan maksimum dan untuk tekanan steam dalam boiler fire box dan ruang pembakaran dihubungkan oleh suatu pipa produk.
Disini, fleu gas hasil pembakaran keluar chimney melalui smoke box dan melalui tube-tube. Yang memilki diamater tubes ( O.D ) = 6.25 cm
Jumlah sekitar 165 buah. Pada dasar fire terdapat suatu grate dibawah gratte terdapat as phite. (Ir.Soelindrio.Ketel Uap dan pemakaian Boiler/.PTT MIGAS.)
Keuntungan Steam Cocrans Boiler
Efisien dan simple
Pada puncak boiler memiliki shell yang berfungsi memberikan ruangan maksimum.
Kerugian Cocran Boiler
Memproduksi steam pada tekanan rendah
Memilki efesiensi yang rendah
Horizontal Steam Boiler
Keuntungan Horizontal Steam Boiler :
Jika tidak ada takanan batas, maka tekanan super kritis dapat dicapai.
Tekanan tinggi mencegah pembentukan gelembung-gelembung pada tube yang dapat mengurangi kecepatan perpindahan panas.
Mudah untuk dipindah-pindahkan.
Biaya permulaan dari boiler ini rendah karena tidak ada drum air dan uap.
Bersifat ringan.
Kerugian Horizontal Steam Boiler :
Memiliki efisiensi yang rendah
Kapasitas kerja rendah.
Hanya dapat digunakan pada tekanan rendah (25 psi), meskipun pada keadaan tertentu dapat digunakan pada tekanan yang lebih tinggi.
2.1 Cornish Boiler
Conish Boiler hampir sama dengan Lanchasire boiler. Disni hanya mempunyai 1 lorong api. Diameternya 1 – 2 m, panjang tntara 5 – 7.5 m. Diameter lorong api 0.6 x diameter shell – kapasitas steam dan takanan kerja rendah.
Keuntungan
Bentuk cerobong yang sangat tinggi sangat tinggi sangat baik untuk mendorong suplai udara (oksigen) menuju api.
Efisiensinya tinggi.
lebih panjang dengan ukuran 7,5-9 m dibandingkan dengan ketel Lancashire.
Kerugian
Kapasitas kerja rendah.
Hanya dapat digunakan pada tekanan rendah (25 psi), meskipun pada keadaan tertentu dapat digunakan pada tekanan yang lebih tinggi.
(http://translate.google.co.id/translate_s)
2.2 Lanchashire Boiler
Boiler ini adalah boiler yang statis, memiliki fire tube , intenally fire horizontal dan natural cirrulation, boiler ini digunakan untuk tekanan kerja yang moderator. Boiler ini mempunyai shell berbentuk sylynder dengan diameter dengan diamater 1.75 sampai 2.75 m.
Keuntungan:
Tenaga kerja dan power yang dibutuhkan sedang.
Sangat efisien.
Dapat di set secara otomatis untuk membakar batubara.
Menggunakan air panas sebagai feed water sehingga mengakibatkan peningkatan efisiensi termal.
Tekanan yang digunakan tinggi (>12 bar)
Teknik manufaktur sangat canggih
Kerugian:
Terjadinya pemanasan dan pendinginan yang berulang.
Terjadinya infiltrasi udara sebagai akibat terjadinya ekspansi dan kontraksi.
Sangat mahal untuk memproduksi steam karena menggunakan bahan bakar batubara.
Apabila diatur secara manual stoked, respon terhadap penurunan tekana boiler dan permintaan bahan bakar akan lebih lambat.
